Program Tingkat Persiapan Bersama IPB2011

Pertemuan II: Wisata Sel

1

1. Sel sebagai unit dasar kehidupan 2. Sel dipelajari dengan menggunakan mikroskop 3. Kebanyakan sel berukuran mikroskopik 4. Sel prokariot dan eukariot 5. Ultrastruktur sel

Pokok Bahasan

2

Sel Sebagai Unit Dasar Kehidupan

Semua makhluk hidup tersusun atas sel

• Sel merupakan kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup organisme uniselular

• Sel merupakan unit dasar struktur dan fungsi suatu organisme organisme multiselular

Semua sel berasal dari sel sebelumnya

3

Mikroskop: Alat Bantu Mempelajari Sel

Mikroskop cahaya• memperbesar spesimen

sampai 1000x• tidak dapat memisahkan

obyek secara detil (< 0.2 mm), karena resolusi/daya pisah terbatas

Lensa objektifSpesimen

Sumber cahaya

Lensa okular

Lensa Kondensor

Bayangan diproyeksikan ke mata pengamat, film fotografi, sensor digital, layar LCD: dua dimensi, diperbesar, terbalik

4

Metode pewarnaan dan pelabelan meningkatkan kontras atau menonjolkan bagian-bagian sampel

tanpa pewarnaan dengan pewarnaan dengan pelabelan molekul menggunaan pewarna infloresen

Mikroskop: Alat Bantu Mempelajari Sel

5

Mikroskop Elektron

• Ditemukan sekitar tahun 1950-an

• Tidak menggunakan cahaya, melainkan menggunakan gelombang elektron

• Mempunyai kekuatan resolusi lebih besar dari mikroskop cahaya- perbesaran lebih kuat - detil selular tampak lebih jelas

• Tidak bisa mengamati sel hidup karena penyiapan preparat mematikan sel

6

Scanning electron microscope (SEM)

Silia yang diamati denganscanning electron microscope

Transmission electron microscope (TEM)

Silia yang diamati dengan transmission electron microscope

Mikroskop Elektron

7

Kebanyakan Sel Berukuran Mikroskopik

Sel prokariot umumnya jauh lebih kecil dari sel eukariot

ukuran sel prokariot: 0.1-10 µm bakteri paling kecil → Micoplasma(Φ 0.1-1.0 µm)

ukuran sel eukariot umumnya 10-100 µm

8

Ukuran dan Bentuk Sel Berhubungan dengan Fungsi

telur burung unta(satu sel)

• Telur unggas sangat besar (diameter sekitar1-15 cm) karena menyimpan nutrien

• Sel saraf memanjang (beberapa puluh cm) untuk menghantarkan rangsang

9

Pembatas Ukuran Sel

• Ukuran minimal: Logistik yang harus terkandung dalam sel untuk menjalankan fungsi sel

• Ukuran maksimal: Rasio luas permukaan terhadap volume untuk pertukaran material antara sel dan lingkungan

1 μm5 µm

1 μm

1x1x6x16 μm

5x5x6x1150 μm

1x1x6x125750 μm

Total luas permukaan

1x1x1x11 μm

5x5x5x1125 μm

1x1x1x125125 μm

Total volume

6 : 16 μm

150 : 1251.2 μm

750 : 1256 μm

Rasio luas permukaan : volume

Sel kecil mempuyai rasio area permukaan terhadap volume, lebih

besar dari sel berukuran besar

10

Sel Prokariot dan Eukariot

Sel Prokariot:

RibosomKapsul

Dinding sel

Menbran Plasma

Flagel

Bagian Nukleoid (DNA)

Pili

• Berukuran kecil dan strukturnya sederhana - tidak mempunyai membran inti

• Mempunyai membran plasma dan biasanya dengan dinding sel- dinding sel diselubungi kapsul - di dalam sel terdapat DNA,

ribosom, dan lainnya

11

Sel Eukariot Kemungkinan Berasal dari Komunitas Prokariot

• Sel-sel eukarot berevolusi dari sel-sel prokariot lebih dari2 juta tahun yang lalu.

• Inti dan sistem endomembran sel eukariot, kemungkinanberevolusi dari pelipatan (infold) membran plasma sel prokariot.

membran plasma sitoplasma

Prokariot nenek moyang Sel dengan inti dan sistemendomembran (eukariot)

retikulum endoplasma intimembran inti

Sel Eukariot Kemungkinan Berasal dari Komunitas Prokariot

Mitokondria and kloroplas kemungkinan berevolusi dariprokariot simbion yang masuk ke dalam sel-sel prokariot yang berukuran besar.

prokariot heterotrof aerob

Beberapasel

Sel inang nenek moyang Sel eukariot fotosintetik

mitokondriaprokariot fotosintetik

mitokondriakloroplast

Sel Eukariot:• lebih besar dan kompleks dibandingkan prokariot• mempunyai inti sel dengan membran • membran sel mengontrol komunikasi dengan lingkungan• kompartementasi intraselular oleh sistem membran

internal: sistem endomembran → sitoplasma mengandung organel-organel → sel dapat melaksanakan aktivitas secara simultan

Sel Prokariot dan Eukariot

• Organisme eukariot: - unisel (protozoa, koloni, sebagian ganggang)- multisel (cendawan, tumbuhan, hewan)

• Organel yang terdapat pada sel tumbuhan dan tidak dijumpai pada sel hewan: kloroplas, dinding sel, plasmodesmata, vakuola sentral

• Organel pada sel hewan dan tidak dijumpai pada sel tumbuhan: lisosom, sentrosom dengan sentriol, flagel (sperma beberapa tumbuhan mempunyai flagel)

Sel Eukariot

15

Sel Hewan

Membran plasma

Alat Golgi

Ribosom

Inti selRetikulum endoplasma halus

Retikulum endoplasma kasar

Mitokondria

Tidak dijumpai di kebanyakan sel

tumbuhan

Sitoskeleton

Flagel

Lisosom

Sentriol

Peroxisome

Tubulus mikro

Filamen intermediet

Filamen mikro

16

Sel Tumbuhan

Inti

Alat Golgi

Tidak ada di sel hewan

Vakuola sentral

Kloroplas

Dinding sel

Mitochondrion

Peroksisom

Membran plasma

Retikulum endoplasma kasar

Ribosom

Retikulum Endoplasma halus

Sitoskeleton

Tubulus mikroFilamen intermediet

Filamen mikro

Plasmodesmata

17

Membran Sel Komponen utamanya adalah fosfolipid Fosfolipid membentuk dua lapis (bilayer) Setiap fosfolipid mempunyai kepala bersifat

hidrofilik dan dua ekor bersifat hidrofobik

Kepala

Simbol

Ekor

Ultrastruktur Sel Eukariot: Membran Sel

18

• Membran membentuk organel-organel yang mengandung enzim-enzim

• Banyak enzim melekat pada membran sel

• Membran plasma mengatur aliran substansi ke dalam dan ke luar sel

Membran mengatur aktivitas kimia dalam sel

Sitoplasma→

→Bagian luar sel

Penampang melintang membran plasma sel darah merah (200.000x), membran tampak sebagai dua pita gelap (ditunjuk panah) dipisahkan oleh bagian terang

Membran Sel

19

Membran sel dalam air:• fosfolipid membentuk dua lapisan yang stabil• bagian kepala di luar, bagian dua ekornya di dalam

Membran Sel

kepala hidrofilik

ekor hidrofobik

air

air

20

Serabut ekstraselular

Glikoprotein Karbohidrat (glikoprotein)

Mikrofilament dari sitoskeleton

fosfolipidkolesterol

Protein

sitoplasma

Glikolipid

• Protein dan kolesterol dijumpai pada lapisan fosfolipid, bersifat fleksibel.• Protein seringkali berhubungan dengan serabut dalam matriks

ekstraselular• Karbohidrat berfungsi dalam identifikasi sel, menempel pada protein

(gligoprotein) atau lipid (glikolipid)

Struktur Membran Sel

21

Inti Sel

Instruksi genetik sel eukariot terletak di inti sel dan dilaksanakan oleh ribosom

• organel terbesar dalam sel• pusat informasi genetik (DNA, sintesis mRNA)• membran inti:

- memisahkan inti dari sitoplasma - berhubungan dengan membran RE

• nukleolus tempat subunit ribosom diproduksi

Inti sel

22

Kromatin

Nukleolus

Pori

Inti / Nukleus

Dua membran selubung inti

Retikulum Endoplasma kasar

Ribosom

Inti sel

23

Ribosom

Ribosom:• pabrik pembuat protein • ribosom bebas: tersuspensi dalam sitosol • ribosom terikat: menempel

pada RE dan membran inti

24

Sistem Endomembran

Sistem endomembran mengatur lalu lintas protein dan melaksanakan fungsi metabolik dalam sel

Sistem Endomembran:• kumpulan dari organel-organel bermembran• menghasilkan dan mendistribusikan produk sel• Meliputi:

- retikulum endoplasma (RE) - badan Golgi- lisosom- vesikula

25

Retikulum Endoplasma Halus

RE halus

RE kasar

seludang inti

ribosom

RE halus RE kasar

RE halus:• Letak lebih jauh dari inti,

kelanjutan dari RE kasar

• Tidak ditempeli ribosom

• Berfungsi dalam: - sintesis lipid- metabolisme karbohidrat - detoksifikasi racun dan obat

26

RE kasar:• lokasi dekat inti, berhubungan dengan membran inti • ditempeli ribosom • tempat sintesis protein

1 2

3

4tunas vesikulatranspor

ribosom

Rantai gula

Glikoprotein

sekretori (gliko-) proteindalam vesikel transpor

RE kasarPolipeptid

Retikulum Endoplasma Kasar

27

Badan Golgi

badan Golgi

Sisi penerimaan

Vesikel transpor dari REPembentukkan vesikel baru

Vesikel transpor dari badan golgi

Sisi pengiriman

Badan Golgi (Alat Golgi): Menerima dan memodifikasi protein

dari RE kasar

Mengirimkan vesikula transpor ke membran sel atau organel lain

28

Pencernaan

Lisosom

Peroxisome

Lisosom:Mengandung enzim-enzim hidrolitik untuk fagositosis (mencernamakanan atau memusnahkan sel bakteri) dan autofagi (mendaurulang organel rusak)

Lisosom

makanan

MitokondriaPlasma membran

Vakuola makanan

lisosom

29

Lisosom

• penyakit ini bersifat menurun• disebabkan satu atau beberapa enzim hidrolitik dalam

lisosom tidak ada, sehingga fungsi sel tergangguContoh: - Pompe’s disease: akumulasi glikogen dalam sel otot dan hati- Tay-Sachs disease: kerusakan sistem saraf karena tidak ada enzim

pemecah lipid, sel saraf otak rusak akibat akumulasi lipid.

Lysosomal storage diseases: penyakit disebabkan karena ketidaknormalan lisosom dan dapat berakibat fatal.

30

Vesikula transpor dari RE

RE kasar

Vesikla transpor dari badan Golgi

Membran plasma

Vakuola

LisosomBadan Golgi

Membran intiRE halus

Inti sel

Struktur dan fungsi bermacam organel dalam sistem endomembran saling berhubungan

Review Sistem Endomembran

31

Vakuola

• Vakuola makanan:

- dibentuk dengan fagositosis untuk mencerna makanan secara internal

inti sel

vakuola kontraktil

• Vakuola kontraktil:- dijumpai pada banyak Protista di

perairan tawar (Paramaecium)

- berfungsi untuk memompa air dari sel, menjagakonsentrasi ion dan molekul dalam sel

32

Vakuola Sentral: • Ditemukan pada sel dewasa tumbuhan dan cendawan• Tanpa lisosom• Fungsi: vakuola

sentral

sitosol

inti

dinding sel

kloroplas

5 µm

hidrolisis transportasi secara selektif tempat menyimpan

cadangan makanan mengadung pigmen untuk

menarik polinator mengandung senyawa beracun/

tidak enak untuk melindungi diri dari predator

Vakuola Sentral

33

Mitokondria

Mitokondria dan kloroplas mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lain

Mitokondria:• mengubah energi kimia• dijumpai di hampir semua sel eukariot• tempat respirasi seluler• tidak termasuk organel dalam sistem endomembran• jumlah dalam sel berhubungan dengan tingkat aktivitas

metabolisme sel• matriks mengandung ribosom bebas, DNA, enzim

respirasi

34

membran luarmiokondriaruang antar

membran

membran dalam

krista

matriks

ribosom bebas

Mitokondria

35

Kloroplas

Kloroplas:• mengubah energi cahaya • dijumpai pada sel tumbuhan dan ganggang• tempat fotosintesis• tidak termasuk organel dalam sistem endomembran, termasuk

organel tumbuhan yang disebut plastida• mengandung klorofil dan enzim (pada tilakoid), DNA dan

ribosom (dalam stroma)kloroplas stroma

membran dalam dan luar

ruang antar membran

grana

36

Peroksisom

• Kompartemen metabolik khusus terbungkus satu lapis membran

• Mengandung enzim untuk mentransfer O2 ke H20 untuk menghasilkan H2O2 sebagai produk sampingan, yang dapat diubah menjadi H2O oleh enzim

Kloroplas

MitokondriaPeroksisom

37

Sitoskeleton: serabut-serabut protein

komponen struktur sel

terdiri atas: tubulus mikro,filamen mikro, dan filamen intermediet

Sitoskeleton

38

Tubulus mikro Filamen mikro / aktin Filamen intermediet

• Memelihara bentuk sel

• Motilitas sel (pseudopodia)

• Kontraksi otot

• Aliran sitoplasma

• Pembelahan sel

• Memelihara bentuk sel

• Perlabuhan inti dan organel lain

• Pembentukan lamina inti

• Memelihara bentuk sel

• Motilitas sel (silia&Flagela)

• Pergerakan kromosom dalam pembelahan sel

• Pergerahan organel

Struktur:

Subunit Protein:

Fungsi Utama:

Sitoskeleton

39

Dinding Sel Tumbuhan

• Bersifat kaku, tersusun sebagian besar oleh selulosa

• Pembeda sel tumbuhan dari sel hewan

• Melindungi dan memelihara bentuk sel, mencegah penyerapan air berlebih

• Berdinding tebal sebagai penyokong berdirinya tumbuhan

• Terdapat plasmodesmata sebagai penghubung antar sel

Komponen ekstraselular dan penghubung antar sel membantu koordinasi aktivitas selular

40

lpisan dinding sel

sitoplasma

membran plasma

Vacuole

dinding sel dua sel berdampingan

plamodesmata

Dinding Sel Tumbuhan: struktur untuk komunikasi (plasmodesmata)

Dinding Sel

41

Daerah antar sel disebut matriks ekstraselular

Matriks ekstraselular:• lapisan lengket tersusun oleh glikoprotein

• mengikatkan sel satu dengan sel lainnya dalam suatu jaringan

• dapat juga berfungsi sebagai pelindung dan penyokong

Sel Hewan

42

Penghubung Antar Sel Hewan

Tight Jungtion

Desmosome(anchoring junction)

Gap / communicating junction

Membran plasma sel berdekatan

Matriks ekstraselular

• Tight junction: mencegah cairan ekstraselular bocor melewati lapisan sel epitel

• Desmosome: adanya filamen intermediet memaku dan mengencangkan ikatan sel satu dengan lainnya

• Gap junction: berfungsi seperti plasmodesmata

43

terima kasih

44